JP6552200B2 - 光断層撮像装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置、その制御方法、及び当該制御方法を実行するプログラムに関する。

光干渉断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下ＯＣＴという）を用いて、被検査物の断層画像を撮る光断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置という）が開発されている。ＯＣＴ装置では、低コヒーレント光である測定光を物体上に照射し、物体からの散乱・反射光を、参照光と干渉させることで干渉光を得ている。そして、該干渉光のスペクトルの周波数成分を分析することによって、高解像度の物体の断層画像を得ている。ここで、ＯＣＴ装置は、被検眼の眼底の断層画像等を得て当該被検眼の診察を行う眼底検査に好適に用いられる。

眼疾患は、眼底の病変部を早期に発見し、病変部が眼底の広範囲にまで進行することを遅らせる治療を早期に開始することが重要である。特に、病変部が黄班にまで進行すると、視覚に甚大な影響を与えるため、病変部が黄班から十分離れた位置にあっても、その病変部を発見したいという要求がある。この要求に答えるため、眼底検査に用いられるＯＣＴ装置の広画角化が期待されている。

特許文献１には、眼底撮像用のＯＣＴ装置に前眼部撮像用のアダプターを装着させ、撮影画角を変更する場合には前眼部撮像用アダプターに換えて広角レンズアダプターを装着する構成が開示されている。更に、当該構成にあっては、前眼部撮像用のアダプターの装着の有無を判定し、その結果をモニタに表示させている。

特開２０１１−１４７６０９号公報

上述のような眼底検査に用いられるＯＣＴ装置は、被検眼の視度に応じてフォーカス調整を行っているのが一般的である。検査に使用する光を被検眼の眼底部に合焦させることで、画像が明るくなるように、装置内部のフォーカス調整機構を動かしフォーカス調整を行っている。一方で、上述した広角レンズアダプターを使用すると、所定の位置と異なる位置にフォーカス調整を行う必要があるが、フォーカス位置の変化量によっては被検眼のフォーカス調整範囲（フォーカスレンズの可動範囲）を逸脱してしまう。そのため最適なフォーカス位置への調整ができなくなるか、或いはフォーカス調整自体が困難になってしまう。また、ＯＣＴ装置において、より狭い眼底範囲での断層像を高分解能に取得するために光学系の狭画角化も求められており、同様の課題が生じる。

上述した課題に対して、本発明の目的の一つは、断層画像の取得範囲の画角を変更するために画角変更用の光学部材が挿入された場合でも、被検査物に対するフォーカス調整を可能にし、被検査物にフォーカスが合った明瞭な断層画像を取得することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光断層撮像装置は、
光源と、
前記光源から出射された光を測定光と参照光とに分割する光分割器と、
前記測定光を被検眼の眼底で走査する走査手段と、
前記走査手段を介して前記測定光を前記眼底に照射する光学系と、
前記眼底からの前記測定光の戻り光と前記参照光との干渉光を受光する検出器と、
前記検出器の出力信号を処理して、前記眼底の断層画像を取得する演算処理部と、
を備えた光断層撮像装置において、
前記光学系は前記測定光を前記眼底にフォーカシングするフォーカスレンズを含み、
前記眼底の断層画像の取得範囲の画角を変更するために前記走査手段と前記眼底との間に画角変更用の光学部材が挿入された際には、前記挿入に伴う前記フォーカスレンズの前記眼底に対するフォーカス位置の変化を補償する手段を有する。

本発明によれば、断層画像の取得範囲の画角を変更するために画角変更用の光学部材が挿入された場合でも、被検査物に対するフォーカス調整を可能とし、被検査物にフォーカスが合った明瞭な断層画像を取得することができる。

実施例１に係るＯＣＴ装置における光学系に含まれる諸構成を模式的に示す図である。 実施例１に係るＯＣＴ装置において、測定光によって被検眼をｘ方向にスキャンしている様子を示した図である。 実施例１に係るＯＣＴ装置におけるモニタに表示された前眼画像、眼底二次元像、及びＢスキャン像を例示した図である。 アダプターレンズの挿脱による測定光の光路の違いを示した説明図である。 眼底における測定光の入射角による光路長の違いを示した説明図である。 実施例２に係るＯＣＴ装置における光学系に含まれる諸構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に関わる本発明を限定するものではなく、また、本実施例で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［実施例１：アダプターレンズ挿入による合焦位置変化を別のレンズ挿入により補償］
（装置の概略構成）
本実施例における光断層撮像装置の概略構成について図１を用いて説明する。

図１は、実施例１に係る光断層撮像装置における光学系の概略構成を示す模式図である。同図に示すように、該光学系は光学ヘッド９００と分光器１８０を有する。光学ヘッド９００は、被検眼１００の前眼画像、眼底の二次元像及び断層画像を撮像するための測定光学系として構成される。分光器１８０は、後述するマイケルソン干渉計等を構成する。また、当該光学系には、上述したアダプターレンズ１０５が挿脱可能に付加される。

（光学ヘッド部と分光器の光学系）
本実施例の測定光学系及び分光器の構成について図１を用いて説明する。
まず、光学ヘッド９００部の内部について説明する。光学ヘッド９００の内部には光路分離手段として、第１ダイクロイックミラー１０２、第２ダイクロイックミラー１０３、及び第３ダイクロイックミラー１０４が配置される。被検眼１００に対向して対物レンズ１０１−１が設置され、被検眼１００からの反射光の光軸上に第１ダイクロイックミラー１０２が配置される。第１ダイクロイックミラー１０２の反射光の光軸上には、第２ダイクロイックミラー１０３が配置される。すなわち、第２ダイクロイックミラーの透過光の光軸がＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１に、反射光の光軸が眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２となるよう波長帯域ごとに分岐される。また、第１ダイクロイックミラー１０２の透過光の光軸が前眼観察光路Ｌ３となるように、波長帯域ごとに分岐される。第３ダイクロイックミラー１０４は、後述するように、眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２を更に波長帯ごとに分岐する際に用いられる。

眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２は、後述する走査手段であるＸスキャナ、Ｙスキャナを持ち、被検眼１００の眼底上にて照明光をスキャンすることによって該眼底の二次元像を得るための構成を有している。ここで、走査手段は、被検眼１００の前眼部と共役な位置に配置され、測定光を眼底で走査することが好ましい。このとき、前眼部における測定光のケラレを低減することができる。また、第３ダイクロイックミラー１０４によって眼底観察用の光源１１４に至る光路と固視灯１１９に至る光路とに波長帯域ごとに分岐される。眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２においては、第二のダイクロイックミラー１０３から順に、レンズ１０１−２、Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２、挿脱可能レンズ１１１、合焦レンズ１１２、光路分離部材１１８、レンズ１１３−１、及び第３のダイクロイックミラー１０４が配置される。

光源１１４は７８０ｎｍの波長の光を発生する。合焦レンズ１１２は、固視灯１１９、眼底観察用のシングルディテクター１１６及び光源１１４の合焦調整のため不図示のモータによって光軸方向（図中矢印方向）に駆動される。固視灯１１９は、被検眼１００を任意の方向に固視を促すために用いられ、例えば可視域の波長を発光するレーザーもしくはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。また、Ｘスキャナ１１７−１及びＹスキャナ１１７−２は、光源１１４から発せられた照明光を被検眼１００の眼底上で走査するために用いられる走査手段である。レンズ１０１−２は、Ｘスキャナ１１７−１、Ｙスキャナ１１７−２の中心位置付近を焦点位置として配置されている。Ｘスキャナ１１７−１は、照明光をｘ方向に高速スキャンするために、ポリゴンミラーによって構成されている。その他、Ｘスキャナ１１７−１は共振型のミラーで構成されていても良い。なお、Ｘスキャナ１１７−２と、後述するピンホール１１５、光源１１４、固視灯１１９の間の光路は紙面内において構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。紙面垂直方向に大きくなる場合は、不図示のミラーによって光路を折り曲げた構成でも良い。

光路分離部材１１８の反射光の光路上には、レンズ１１３−２、ピンホール１１５及びシングルディテクター１１６が配置される。ピンホール１１５は、眼底と略共役位置に配置され、眼底上と共役位置に置かれたピンホール１１５とで共焦点光学系を構成している。眼底上を走査した光源１１４からの照明光は、眼底にて散乱・反射される。その散乱・反射された光をピンホール１１５にて必要な光のみを透過させ、シングルディテクター１１６で受光する。シングルディテクター１１６はＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）で構成される。光路分離部材１１８は、穴あきミラーや、中空のミラーが蒸着されたプリズムであり、光源１１４による照明光と、眼底からの戻り光とを分離する。

前眼部観察光路Ｌ３上には、第１のダイクロイックミラーより順に、レンズ１４１、及び前眼観察用のＣＣＤ１４２が配置される。このＣＣＤ１４２は不図示の前眼観察用照明光の波長、具体的には９７０ｎｍ付近に感度を持つものである。

測定光路Ｌ１は前述の通りＯＣＴ光学系を成しており、被検眼１００の眼底の断層画像を撮像するためのものである。より具体的には断層画像を形成するための干渉信号を得るものである。

測定光路Ｌ１には、第２のダイクロイックミラー１０３より順に、レンズ１０１−３、ミラー１２１、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１、ＯＣＴＹスキャナ１２２−２、ＯＣＴ合焦レンズ１２３、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７、レンズ１２４及びファイバー端１２６が配置される。これら構成は、後述するＯＣＴの測定光を被検眼に照射する光学系の一部を構成する。測定光走査手段であるＯＣＴＸスキャナ１２２−１、及びＯＣＴＹスキャナ１２２−２は、測定光を被検眼１００の眼底上で走査するために配置されている。

ファイバー端１２６は、測定光を測定光路に入射させ、本実施例では測定光の光源となる。該ファイバー端１２６は、本実施例において被検眼１００の眼底部と光学的な共役関係にある。ＯＣＴ合焦レンズ１２３は測定光の眼底に対する合焦調整をするために不図示のモータによって光軸方向（図中矢印方向）に駆動される。該合焦レンズ１２３は、測定光を被検眼１００にフォーカシングするフォーカスレンズを構成する。合焦調整は、ファイバー端である測定光源１２６から出射する光を眼底上に結像するように行われる。なお、Ｘスキャナ１２２−１及び、Ｙスキャナ１２２−２の間の光路は紙面内において構成されているが、実際は紙面垂直方向に構成されている。

次に、光源１３０からファイバー端１２６に至る光路、参照光学系、及び分光器の構成について説明する。光源１３０から射出された光は、光ファイバー１２５−１を通り光カプラー１２５に至る。シングルモードの光ファイバー１２５−１〜４は光カプラー１２５に接続されている。光カプラー１２５に至った光はここで測定光と参照光と二分割され、測定光が光ファイバー１２５−２を介して測定光路Ｌ１に、参照光が光ファイバー１２５−３を介して参照光学系に導かれる。光カプラー１２５は、光源１３０から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割器を構成する。光ファイバー１２５−２の射出端部は前述したファイバー端部１２６に対応する。測定光は前述のＯＣＴ光学系光路を通じ、観察対象である被検眼１００の眼底に照射され、網膜による反射や散乱により同じ光路を通じて光カプラー１２５に到達する。

参照光学系では、光ファイバー１２５−３の射出端部より順に、レンズ１５１、挿脱可能分散補償ガラス１５４、分散補償ガラス１５２、及びミラー１５３が配置されている。これら構成は、後述する分光器１８０を含めて、マイケルソン干渉計を構成している。分光器１８０は、被検眼１００からの戻り光と参照光との干渉光を受光する検出器を構成する。

光ファイバー１２５−３の射出端より射出された参照光は、レンズ１５１及び分散補償ガラス１５２を介してミラー１５３に到達し反射される。分散補償ガラス１５２は、測定光と参照光の分散を合わせるために光路中に挿入されている。ミラー１５３により反射された参照光は、同じ光路を戻り光カプラー１２５に到達する。挿脱可能分散補償ガラス１５４は、光路中に出し入れ可能な分散補償ガラスである。後述するアダプターレンズ１０５の未挿入時には、挿脱可能分散補償ガラス１５４は光路中から外され、逆にアダプターレンズ１０５の挿入時には、該挿脱可能分散補償ガラス１５４は光路中に配置される。

光カプラー１２５によって、被検眼１００より戻った戻り光である測定光とミラー１５３から反射された参照光とは合波され干渉光となる。ここで、戻り光の光路長と参照光の光路長とが略同一となったときに干渉を生じる。ミラー１５３は、ミラー制御系１７３により制御される不図示のモータおよび駆動機構によって、光軸方向に調整可能に保持される。これにより、該ミラー１５３は、被検眼１００によって変わる戻り光の光路長に対して参照光の光路長を合わせることが可能となる。干渉光は光ファイバー１２５−４を介して分光器１８０に導かれる。

分光器１８０はレンズ１８１、１８３、回折格子１８２、及びラインセンサ１８４から構成される。光ファイバー１２５−４から出射された干渉光はレンズ１８１を介して略平行光となった後、回折格子１８２で分光され、レンズ１８３によってラインセンサ１８４に結像される。検出器であるラインセンサ１８４によって取得された干渉信号における輝度分布に関する情報は演算処理部１７４に出力信号として出力され、該演算処理部１７４において断層画像として構築、取得される。即ち、演算処理部１７４は、分光器１８０からの出力信号を処理して、被検眼１００の眼底の断層画像を取得する演算処理部を構成する。

次に、光源１３０の周辺について説明する。光源１３０は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）である。中心波長は８５５ｎｍ、波長バンド幅は約１００ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメータである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよい。中心波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。また、中心波長は得られる断層画像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましい。双方の理由から、本実施例では中心波長を８５５ｎｍとした。

なお、本実施例では干渉計としてマイケルソン干渉計を用いたが、マッハツェンダー干渉計を用いてもよい。測定光と参照光との光量差に応じて光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉計を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉計を用いることが望ましい。

以上述べた光学ヘッド９００におけるスキャナ等の動作、固視灯１１９の点灯制御、画像の撮像、ＯＣＴ光学系より取得した強度情報に基づく画像の構成等の操作は制御部１７０によって制御、実行される。また、挿脱可能レンズ１１１、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７、挿脱可能分散補償ガラス１５３、及び後述するアダプターレンズ１０５の光路に対する挿脱は、挿脱制御系１７１により不図示の駆動機構を介して制御される。制御の詳細については後述する。合焦レンズ１１２及びＯＣＴ合焦レンズ１２３の合焦のための光軸に沿った移動、及びその移動範囲の制御等については移動制御系１７２により実行される。また、ミラー１５３の中心位置の移動は、ミラー制御系１７３により実行される。

(アダプターレンズ)
本実施例では、広角撮影時において挿脱可能なアダプターレンズ１０５を対物レンズ１０１−１と被検眼１００との間に挿入することとしている。該アダプターレンズ１０５は、断層画像の取得範囲の画角を変更するために、走査手段であるＸスキャナ１２２−１と被検眼１００との間に挿入される画角変更用の光学部材を構成する。即ち、本実施例では構成の容易さ等により、該アダプターレンズ１０５を被検眼１００近傍に挿入することとしているが、測定光路Ｌ１上の上述した位置に挿入する態様とすることが可能である。また、アダプターレンズ１０５の光路への挿入については、手動等により取付けてこれを制御部１７０にて検知して各制御系に対応する制御を実行させる態様とすることが可能である。また、該挿入操作を行う手段を配して、制御部１７０が受けた画角拡大の指示に応じて、当該手段にこれを実行させることとしてもよい。アダプターレンズ１０５を挿入することにより、被検眼１００の眼底部の広い領域を観察することが可能となる。

なお、アダプターレンズ１０５は、後述する理由から凸レンズであることが望ましい。また、被検眼１００の瞳位置に収束する光の角度を変えるため、瞳への収束を考えるとメニスカスレンズであることが望ましい。またアダプターレンズ１０５は、装置に備え付けられたものであっても、また被検者が装着する眼鏡型のものでも良い。眼鏡型の物は、上記の理由からプラスのディオプターを補正するレンズであることが望ましい。

アダプターレンズ１０５の挿脱によって、光学系の焦点位置が変化するため、ＯＣＴ光学系の測定光路Ｌ１では前述したＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７を備え、焦点位置の補正を行う。アダプターレンズ１０５の未挿入時にはＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７は光路中から外され、逆にアダプターレンズ１０５の挿入時にはＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７は光路中に配置される。アダプターレンズ１０５の挿脱に応じたＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７の光路に対する挿脱は、挿脱制御系１７１により制御される。

同様に眼底観察光路と固視灯光路Ｌ２に対しても、前述した挿脱可能レンズ１１１が当該光路に対して挿脱可能に配置される。アダプターレンズ１０５の未挿入時には挿脱可能レンズ１１１は光路中から外され、逆にアダプターレンズ１０５の挿入時には挿脱可能レンズ１１１は光路中に配置される。アダプターレンズ１０５の挿脱に応じた挿脱可能レンズ１１１の光路に対する挿脱も、同様に挿脱制御系１７１により制御される。また、合焦ＯＣＴレンズ１２３及び合焦レンズ１１２を用いた合焦調整は、被検眼のディオプターに応じてそれぞれの位置を変えることで行う。これら合焦レンズのディオプターに応じた光軸上の移動は、移動制御系１７２によって制御される。

しかし、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７及び挿脱可能レンズ１１１の光路への挿脱により、測定光源１２６と被検眼１００の眼底との倍率関係、固視灯１１９と被検眼１００の眼底との倍率関係、ピンホール１１５と被検眼１００の倍率関係、及び光源１１４と被検眼１００の倍率関係が変化する。このために、本実施例では、移動制御系１７２によってこれらＯＣＴ合焦レンズ１２３及び合焦レンズ１１２の光路上での移動を制御する際にその移動量を変えている。

なお、例えば、これら合焦レンズの移動を制御する移動制御系１７２において、挿脱可能レンズの光路上の有無のそれぞれの場合に応じて該移動量に関する２つのテーブルを持つこととしても良い。この場合、それぞれの場合に応じてテーブルを選択しても良く、また検者が合焦する位置を自由に選択しても良い。

ここで、参照光学系に配置される分散補償ガラス１５２及び挿脱可能分散補償ガラス１５４を配する場合、当該ガラスを参照光が通過する際の群速度ＧＤを考慮することを要する。群速度ＧＤは下記の式により表わされる。
ＧＤ＝ｄｎｇ／ｄλ＝−λ×ｄ^２ｎ／ｄλ^２ （数式１）

ただし、ｎｇ＝ｎ−λ×ｄｎ／ｄλで、λは光源１３０の中心波長であり、ｄｎｇ／ｄλは群屈折率ｎｇの波長微分、ｄ^２ｎ／ｄλ^２は屈折率ｎの波長の２階微分であり、ｄｎ／ｄλは屈折率の波長微分を示す。

即ち、光学素子の群速度ＧＤを求め、光学素子の光軸方向の厚さＬとの積（ＧＤ×Ｌ）が、測定光路と参照光路で同じ値となるように構成することで、両光路の分散補償を行っている。本実施例では、アダプターレンズ１０５とＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７を測定光路Ｌ１に挿入した際に、アダプターレンズ１０５とＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７とＧＤ×Ｌの合計に相当するガラスを、分散補償手段として参照光路に挿入する。本実施例では該分散補償手段は、挿脱可能分散補償ガラス１５４により構成される。該分散補償手段の参照光の光路中への挿入により、アダプターレンズ１０５の挿入により光学系に発生する光の分散を相殺し、滲みのない明瞭な断層画像を得ることが可能となる。

なお、ここでは装置内部の光学素子で群速度の補正を行う方法を示したが、一方で、分散補償は計算パラメータによっても行うことができる。挿脱可能分散補償ガラス１５４の挿脱ではなく、計算パラメータ値の変更によって実施しても良い。分散補償の計算は下記の式で実施される。
ｄ（ｋ）＝βｋ^２ （数式２）
ただし、ｋは波数でありｋ＝１／λで表わされる。βは分散補償のパラメータであり、βをパラメータとして変化させることで、測定光路と参照光路の分散の違いを補正することが可能である。即ち、アダプターレンズ１０５とＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７との挿脱による分散の変化を、パラメータβを用いて補正することも可能である。その際には、挿脱可能分散補償ガラス１５４は不要である。即ち、本態様では、分光器１８０の出力信号の補正パラメータである分散補償のパラメータβを変えることによって、アダプターレンズ１０５の光学系への挿入により発生する光の分散の影響を低減する。当該補正は演算処理部１７４により行われ、当該演算処理部１７４は、検出器の出力信号を補正する手段を構成する。

また、アダプターレンズ１０５の挿入により、光学ヘッド９００と被検眼１００との距離が変わるために、測定光路と参照光路の光路長が変わる。そのため、本実施例では、アダプターレンズ１０５の挿脱に応じて、ミラー制御系１７３によりミラー１５３の光軸方向における中心位置を変える機構を備えている。

前述したようにＯＣＴ装置において、測定光路と参照光路において、光学部材の光路長と波長分散の関係を略一致させておくことが好ましい。しかしながら広角レンズアダプターを使用した場合には、その関係性が崩れてしまい断層画像がうまく表示できない、もしくは滲んだ画像が得られる可能性が有る。本実施例の如く、分散を補償する挿脱可能分散補償ガラス１５４の挿脱をアダプターレンズ１０５の挿脱に応じて実行することによって滲みの無い明瞭な断層画像が得られる。

（断層画像の撮像方法）
本実施例に係る光断層撮像装置を用いた断層画像の撮像方法について説明する。光断層撮像装置は、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１、ＯＣＴＹスキャナ１２２−２を制御することで、被検眼１００の眼底における所望部位の断層画像を撮像することができる。

図２は、被検眼１００に測定光２０１を照射し、眼底２０２をｘ方向にスキャンを行っている様子を示している。眼底２０２におけるｘ方向の撮像範囲から所定の撮像本数の情報をラインセンサ１８４で撮像する。ｘ方向のある位置で得られるラインセンサ１８４上の輝度分布の信号に対して、演算処理部１７４では波数変換、分散補償の計算、フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。このＦＦＴで得られた線状の輝度分布をモニタに示すために濃度あるいはカラー情報に変換したものをＡスキャン画像と呼ぶ。この複数のＡスキャン画像を並べた２次元の画像をＢスキャン画像と呼ぶ。１つのＢスキャン画像を構築するための複数のＡスキャン画像を撮像した後、ｙ方向のスキャン位置を移動させて再びｘ方向のスキャンを行うことにより、複数のＢスキャン画像を得る。Ｂスキャン画像は輝度調整等の処理が更に演算処理部１７４で行われ、画面上に表示される。

複数のＢスキャン画像、あるいは複数のＢスキャン画像から構築した３次元断層画像をモニタに表示することで検者が被検眼の診断に用いることができる。

図３は、制御部１７０に接続されるモニタ２００に表示された前眼画像２１０、眼底２次元像２１１および断層画像であるＢスキャン像２１２である。前眼画像２１０は、ＣＣＤ１４２の出力から演算処理部１７４により処理され表示された画像である。眼底２次元像２１１はシングルディテクター１１６の出力から演算処理部１７４により処理され表示された画像である。また、Ｂスキャン像２１２はラインセンサ１８４の出力から前述の処理をされ構築され、表示されたものである。

図４は、アダプターレンズ１０５未挿入時の光路図と、アダプターレンズ１０５を光路への挿入時の光路図とを比較のために上下に配置して示す図である。両者を比較すると、アダプターレンズ１０５の挿脱により、眼底２０２のスキャン範囲を変えることができる。即ち、アダプターレンズ１０５挿入時には、未挿入時と比較して眼底２０２のスキャン範囲を広くすることができる。

ここで、対物レンズ１０１−１の焦点距離をｆ１、アダプターレンズ１０５の焦点距離をｆ２、両者のレンズの主点間距離をｅとすると、レンズ１０１−１とアダプターレンズ１０５の合成焦点距離Ｆは以下の式で表わされる。
１／Ｆ＝１／ｆ１＋１／ｆ２−ｅ×１／ｆ１×１／ｆ２（数式３）

例えば、ｆ１＝４５ｍｍ、ｆ２＝３０ｍｍの凸レンズで、主点間距離を１５ｍｍとすると、Ｆ＝２２．５ｍｍとなる。これにより対物レンズ１０１−１のみを使用しているときと比較して、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１及びＯＣＴＹスキャナ１２２−２に対する角倍率を大きくすることができる。従って、被検眼１００に対して、より広い画角θを走査し、画像を取得することが可能となる。

また図中の光軸上の点２０３は眼底共役位置を示している。アダプターレンズ１０５は凸レンズで構成されるため、アダプターレンズ１０５の挿入時には眼底共役位置２０３が対物レンズ１０１−１に近づくことになる。そのため、この眼底共役位置２０３に合わせるように、挿脱可能レンズ１２７で焦点位置の補正を行う。本実施例では、挿脱可能レンズ１２７から焦点位置を遠ざける方向であるため、該挿脱可能レンズ１２７は凹レンズで構成される。

次に、被検眼１００の位置に着目すると、アダプターレンズ１０５の挿脱により、位置（作動距離）を変化させる必要がある。ここで、作動距離とは、好適な画像が得られる際の被検眼１００と光学ヘッド９００との距離に対応する。この作動距離になるように、光学ヘッド９００と被検眼１００のアライメントを行う。アダプターレンズ１０５の挿入により、作動距離が短くなるため、アダプターレンズ１０５の挿脱に応じて、ミラー制御部１７４によって参照光路中のミラー１５３の光軸上の中心位置を変える機構を備える。

また、アダプターレンズの挿入により広い画角を走査することで、断層画像の両端部に近い位置では歪が大きくなるという課題も発生する。

図５に被検眼１００の眼底における入射角の違いに起因する光路長の相違の要因を示す。入射角が中心付近では網膜層に対して略直角となるが、撮像した断層画像の周辺部においては入射角が直角から離れるために、網膜厚の補正が必要になってくる。これはより広い画角を走査するほど顕著となる。実際の網膜厚をｔとし、網膜中の光線の入射方向の光路長をｄ、眼底への入射角をαとすると、
ｔ＝ｄ×ｃｏｓ（α） （数式４）
となる。光路長ｄは、実際に断層画像から得られる値である。

入射角αは実際被検眼内部の入射角であるために実測することはできないため、以下の方法で算出する。ここで装置の光学系のパラメータ（屈折率、曲率、厚さ）、及びアダプターレンズ１０５のパラメータ（屈折率、曲率、厚さ）はあらかじめ把握されている。これらに加え、あらかじめ計測された被検眼１００の角膜、水晶体等の形状データ等の光学特性を用いて光線追跡を行うことで、入射角αを算出することが可能である。さらに、装置の光学系のパラメータおよびアダプターレンズのパラメータについても、ＯＣＴＸスキャナ１２２−１、ＯＣＴＹスキャナ１２２−２の振り角と入射角αとの関係を予め求めておくことが好ましい。この場合、基準となる模型眼を用いてこれら値を実測しておき、制御部１７０に含まれる不図示のメモリ等にこれらを記憶させておくとよい。その後、あらかじめ計測された被検眼１００の角膜、水晶体等の形状データを用いて、入射角αの算出を行うことも可能である。なお、これら操作は、アダプターレンズ１０５の光学特性と被検眼１００の角膜の光学特性とに基づいて断層画像の歪を補正する補正手段として機能する演算処理部１７４におけるモジュールにより実行される。

一般的に、広画角で画像を取得することにより、画像の両端部に近い位置で歪が大きくなるという課題がある。しかし、このような入射角αの算出とこれに基づく網膜厚の算出及び画像補正を行うことによって、画像表示領域の全般において歪の無い画像が得られることとなる。

［実施例２：合焦レンズの駆動領域の中心位置を移動］
次に、実施例２における光断層撮像装置（ＯＣＴ装置）について、図６を用いて説明する。

（装置の概略構成）
本実施例における光断層撮像装置の概略構成は、実施例１に示したものと略同じであるため、同一の構成に関しては同じ参照番号を付記しここでの説明を省略する。

（光学ヘッド部と分光器の光学系）
実施例１との違いについて説明する。実施例１においては、アダプターレンズ１０５の挿脱による光学系の焦点位置変化を、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７と挿脱可能レンズ１１１との挿脱によって実施した例を示した。本実施例２においては、図４の眼底共役位置２０３に焦点位置を合わせる操作を、ＯＣＴ合焦レンズ１２３と合焦レンズ１１２との駆動領域の中心位置等をシフトさせることで実施する。

本実施例では合焦レンズ１１２及びＯＣＴ合焦レンズ１２３は、駆動領域の中心位置を移動する不図示の駆動中心変化機構を備える。なお、該駆動中心変化機構は移動制御系１７２により制御されるものであって、機構的或いは制御的な構成として構築することが可能である。これら構成は、合焦レンズの可動範囲の可動中心の位置をオフセットさせるものであって、前述したようにこのオフセット量はアダプターレンズ１０５のディオプターに応じて算出され、設定されることが好ましい。また、可動範囲は維持されても良く、該ディオプター等に応じて延長或いは短縮されても良い。

即ち、アダプターレンズ１０５が未挿入時には、合焦レンズ１１２及びＯＣＴ合焦レンズ１２３は元の中心位置に配置され、該中心位置を基準とする駆動範囲で移動されて所定の被検眼ディオプターの補正を行う。一方、アダプターレンズ１０５の挿入時には、合焦レンズ１１２及びＯＣＴ合焦レンズ１２３はその中心位置を移動し、移動した中心位置を中心とする駆動範囲で移動されて所定の被検眼ディオプターの補正を行う。これは、アダプターレンズ１０５の挿入により、図４に示す眼底共役位置２０３が移動するためであり、眼底共役位置の移動に応じて、合焦レンズ１１２及びＯＣＴ合焦レンズ１２３を移動する。測定光源１２６と被検眼１００の倍率が変わることは実施例１と同じであるため、移動量が変化することも同様である。なお、この移動量或いは駆動範囲についても、上述した移動制御系１７２によって制限されることが好ましい。

その他、アダプターレンズ１０５のＧＤ×Ｌに相当するガラスを、挿脱可能分散補償ガラス１５４として参照光路に挿入する。それにより、滲みのない明瞭な断層画像を得ることが可能となる。

［その他の実施例］
アダプターレンズ１０５の挿脱による光学系の焦点位置変化を、実施例１においてはＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７及び挿脱可能レンズ１１１の光路への挿脱によって補正している。また、実施例２においてはＯＣＴ合焦レンズ１２３と合焦レンズ１１２の駆動範囲の中心位置をシフトさせることで補正している。ただし、本発明は特にこれら実施例に示した形態に限定されるものではなく、これら２つの形態の組み合わせでも実施可能である。より具体的には、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７及び挿脱可能レンズ１１１の光路への挿脱によって補正し、かつＯＣＴ合焦レンズ１２３と合焦レンズ１１２との駆動範囲の中心位置をシフトさせることを行っても良い。この組み合わせの形態の実施例においては、アダプターレンズ１０５とＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７との分散補償を行う必要があるため、それに相当する挿脱可能分散補償ガラス１５４を参照光学系に挿脱可能とする。この挿脱可能分散ガラス１５４の特性の決定については実施例１の場合の様式と同様である。

この実施例は、特にアダプターレンズ１０５が眼鏡型の光学部材である際に有用である。該眼鏡型レンズの場合には、被験者が装着するレンズの焦点距離もしくはディオプター値が分からないことが課題となる。従って、この場合には、焦点が合う位置を探す必要がある。焦点が合う位置を探す際に、ＯＣＴ挿脱可能レンズ１２７及び挿脱可能レンズ１１１の光路への挿入によって大きな焦点位置変化を大まかに補正する。その後の焦点位置の詳細な探索には、ＯＣＴ合焦レンズ１２３と合焦レンズ１１２との合焦位置のシフトで調整を行うことが可能である。シフトでの調整は、検者が手動で断層画像と眼底２次元像が明るくなるように調整しても良いし、装置が自動で調整を行っても良い。
なお、アダプターレンズ１０５以外にも、眼鏡を用いる場合でも適用可能であり、また、アダプターレンズ１０５に対応し得る構成はこれに限定されない。コンタクトレンズ、画角変更のために測定光路に挿入可能なその他の光学部材等、ＯＣＴ装置における走査手段と被検眼との間に挿脱可能であって画角変更が可能であれば、当該挿入レンズとして適用可能である。また、広画角化するための光学部材の挿入だけでなく、狭画角化するための光学部材の挿入においても適用可能である。

その他、実施例１と実施例２ともにスペクトル幅を持つ光源を、分光器によって検出するＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）の例を示したが、これに限定されるものではない。分光器部をシングルディテクターで構成したＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）、光源を波長掃引光源し、差動検知のディテクタで構成されるＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）において本発明は適用可能である。即ち、これら装置においても、測定光路と参照光路を実施例１、実施例２の構成とすることで、同様の効果を得ることが可能となる。ただし、差動検知を行うＳＳ−ＯＣＴにおける参照光路は、入射光と射出光を異なる経路にて構成する必要がある。そのために、分散補償ガラス１５４の厚さには、この点を考慮した厚さを挿入する必要がある。

以上述べたように、アダプターレンズ１０５の光路への挿入に応じて、フォーカシングレンズ１２３等によるフォーカス位置が変化する。上述した実施例では、フォーカス位置の変化を相殺する光学部材として挿脱可能レンズの光学系への挿入、或いはフォーカスレンズの可動範囲における可動中心のフォーカス位置の変化に応じたオフセットを行うことによって、このフォーカス位置変化に対応している。従って、これら構成は、アダプターレンズ１０５の光路への挿入に伴うフォーカス位置の変化を補償する効果を呈するものであって、同様の効果を提供可能な他の態様を含め、補償する手段として把握されることが好ましい。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。例えば、上記の実施例では、被測定物が眼の場合について述べているが、眼以外の皮膚や臓器等の被測定物に本発明を適用することも可能である。この場合、本発明は眼科装置以外の、例えば内視鏡等の医療機器としての態様を有する。従って、本発明は眼科装置に例示される光断層撮像装置として把握され、被検眼は被検査物の一態様として把握されることが望ましい。

また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims (14)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を測定光と参照光とに分割する光分割器と、
   前記測定光を被検眼の眼底で走査する走査手段と、
   前記走査手段を介して前記測定光を前記眼底に照射する光学系と、
   前記眼底からの前記測定光の戻り光と前記参照光との干渉光を受光する検出器と、
   前記検出器の出力信号を処理して、前記眼底の断層画像を取得する演算処理部と、
   を備えた光断層撮像装置において、
   前記光学系は前記測定光を前記眼底にフォーカシングするフォーカスレンズを含み、
   前記眼底の断層画像の取得範囲の画角を変更するために前記走査手段と前記眼底との間に画角変更用の光学部材が挿入された際には、前記挿入に伴う前記フォーカスレンズの前記眼底に対するフォーカス位置の変化を補償する手段を有することを特徴とする光断層撮像装置。
2. 前記補償する手段は、前記フォーカスレンズの可動範囲における可動中心を前記フォーカス位置の変化に対応してオフセットさせることを特徴とする請求項１に記載の光断層撮像装置。
3. 前記補償する手段は、前記フォーカスレンズの可動範囲における可動中心をオフセットさせる際に、前記挿入される前記画角変更用の光学部材のディオプターに応じてオフセット量を設定することを特徴とする請求項２に記載の光断層撮像装置。
4. 前記補償する手段は、前記フォーカス位置の変化を相殺するために前記光学系に挿入される挿脱可能な光学部材を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
5. 前記画角変更用の光学部材の挿入により前記光学系に発生する光の分散を相殺するために前記参照光の光路中に挿入される分散補償手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
6. 前記画角変更用の光学部材の挿入により前記光学系に発生する光の分散の影響を低減するように前記検出器の出力信号を補正する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
7. 前記画角変更用の光学部材は、被検者に装着される光学部材であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
8. 前記補償する手段は、前記フォーカスレンズの可動範囲における可動中心を前記フォーカス位置の変化に対応してオフセットさせる際に、前記装着される光学部材に応じて前記オフセットのオフセット量を算出し、前記フォーカスレンズの可動範囲の可動中心を前記算出されたオフセット量だけオフセットさせることを特徴とする請求項７に記載の光断層撮像装置。
9. 前記光学系に対して、前記画角変更用の光学部材を挿脱する手段を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
10. 前記画角変更用の光学部材の光学特性と前記被検眼の角膜の光学特性とに基づいて、前記断層画像の歪を補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
11. 前記走査手段は、前記被検眼の前眼部と共役な位置に配置され、前記測定光を前記眼底で走査することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
12. 前記画角変更用の光学部材は、凸レンズ、メニスカスレンズ、眼鏡型のレンズ、およびコンタクト型のレンズの何れかであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光断層撮像装置。
13. 光源と、前記光源から出射された光を測定光と参照光とに分割する光分割器と、前記測定光を被検眼の眼底で走査する走査手段と、前記走査手段を介して前記測定光を前記眼底に照射する光学系と、前記眼底からの前記測定光の戻り光と前記参照光との干渉光を受光する検出器と、前記検出器の出力信号を処理して、前記眼底の断層画像を取得する演算処理部と、を備えた光断層撮像装置の制御方法において、
    前記光学系は前記測定光を前記眼底にフォーカシングするフォーカスレンズを含み、
    前記眼底の断層画像の取得範囲の画角を変更するために前記走査手段と前記眼底との間に画角変更用の光学部材が挿入された際には、前記挿入に伴う前記フォーカスレンズの前記眼底に対するフォーカス位置の変化を補償する工程を有することを特徴とする光断層撮像装置の制御方法。
14. 請求項１３に記載の光断層撮像装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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